java集合——映射表+专用集合映射表类

【0】README

0.1） 本文描述转自 core java volume 1，源代码为原创，旨在理解 java集合——映射表+专用集合映射表类 的相关知识；
0.2） for full source code , please visit https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter13/MapTest.java + https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter13/MapTestOne.java + https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter13/EnumSetAndEnumMapTest.java

【1】映射表（键值对——HashMap + TreeMap）

1.1）映射表： 通常，我们知道某些键的信息，想要查找与之对应的元素，映射表就是为此目的而设计的；（键值对）

1.1.1）java类为映射表提供了两个通用的实现： HashMap 和 TreeMap，它们都实现了 Map 接口；
1.1.2）散列映射表对键进行散列，树映射表用键的整体顺序对元素进行排序，并将其组织成搜索树；
1.1.3）散列或比较函数只能作用于键。与键关联的值不能进行散列或比较；（只与key有关，与value 无关）；

1.2）应该选择散列映射还是树映射表呢？如果不需要按照排列顺序访问键，就最好选择散列；（TreeMap 有序，而HashMap无序）

1.2.1）看个荔枝：

Map<String, Employee> staff = new HashMap<>(); // HashMap implements Map
Employee harry = new Employee();
staff.puf("hehe", harry);

对以上代码的分析（Analysis）：

A1）要检索一个对象，提供一个键：

String s = "hehe";
e = staff.get(s) ; //gets harry

如果在映射表中没有与给定键对应的信息， get 将返回 null；
A2） remove方法用于从映射表中删除给定键的对应元素，而 size 用户返回映射表的元素数目；

1.3）获得映射表的视图 （干货）

1.3.1）映射表有3个视图：键集、值集　和　键值对集。键集和键值集对形成了一个集合，因为在映射表中一个键只能有一个副本。
1.3.2）下面方法将返回 3个视图：

Set<K> keySet();
Collection<K> values();
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet

Attention）

A1） keySet 既不是 HashSet 也不是 TreeSet，而是实现了 Set 接口的某个其他类的对象；
A2） Set接口扩展了 Collection接口，因此，可以与使用任何集合一样使用 keySet；
1.3.3）看个荔枝：

Set<String> keys =  map.keySet();
for(String key : keys)
{do sth with key
}

Hint）

H1）如果想要查看键和值，就可以通过枚举各个条目查看，以避免对值进行查找。可以使用下面的代码框架：

for(Map.Entry<String , Employee> entry: staff.entrySet())
{String key = entry.getKey();Employee e = entry.getValue();do sth with key
}

H2）如果调用迭代器的 remvoe方法，实际上就从映射表中删除了键以及对应的值。 但是，不能将元素添加到键集的视图中KeySet；如果试图调用add 方法，将会抛出一个 UnsupportedOperationException异常；

1.4）看个荔枝：
这里写图片描述

API java.util.Map<K, V> 1.2
V get(OBject key)
V put(K key, V value)
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> entries)
boolean containsKey(Object key)
boolean containsValue(Object value)
Set<Map.Entry<K,v> entrySet>
Set<K> keySet()
Collection><V> values();API java.util.Map.Entry<K, V> 1.2
K getKey()
V getValue()
V setValue(V newValue)API java.util.HashMap<K, V> 1.2
HashMap()
HashMap(int initialCapacity)
HashMap(int initialCapacity, flaot loadFactor)API java.util.TreeMap<K, V> 1.2
TreeMap(Comparator<? super K> c)
TreeMap(Map<? super K, ? extends V> entries)
TreeMap(SortedMap<? extends K, ? extends V> entries)API java.util.SortedMap<K, V> 1.2
Comparator<? super K> comparator()
K firstKey()
K lastKey()

【2】专用集合映射表类

2.1）弱散列映射表（WeakHashMap）

2.1.1）出现的问题： 设计 WeakHashMap 类是为了解决一个有趣的问题。如果有一个值，对应的键已经不再使用了，将会出现什么情况呢？假定对某个键的最后一次引用已经消亡，不再有任何途径引用这个值的对象了。但是，由于在程序中的任何部分没有再出现这个键，所以，这个键值对无法从映射表中删除。为什么垃圾回收器不能删除它呢？难道删除无用的对象不是垃圾回收器的工作吗？
2.1.2）垃圾回收器： 它跟踪活动的对象，只要映射表对象是活动的，其中的所有桶都是活动的，它们不能被回收。
2.1.3）因此，需要由程序负责从长期存活的映射表中删除那些无用的值。或者使用 WeakHashMap 完成这件事情。
2.1.4）当对键的唯一引用来自散列条目时，这一数据结构与垃圾回收器协同工作一起删除键值对；

2.2）了解 WeakHashMap的内部运行情况： WeakHashMap 使用弱引用（weak reference）保存键。

WeakReference对象将引用保存到另外一个对象中，在这里，就是散列表键。对于这种类型的对象，垃圾回收器用一种特有的方式进行处理。通常，如果垃圾回收器发现这个特定的对象已经没有他人引用了，就将其回收。然而，如果某个对象只能由 WeakReference 引用，垃圾回收器仍然会回收它，但要将引用这个对象的弱引用放入队列中。 WeakHashMap 将周期性地检查队列，以便找出新添加的弱引用。一个弱引用进入队列意味着这个键不再被他人使用，并且已经被收集起来。于是， WeakHashMap 将删除对应的条目；

2.3）链接散列集和链接映射表（LinkedHashSet 和 LinkedHashMap）

2.3.1）Java SE 1.4 增加了两个类： LinkedHashSet 和 LinkedHashMap， 用来记住插入元素项的顺序（干货——引入链接散列集和链接散列表的原因， LinkedHashSet 和 LinkedHashMap，用来记住插入元素项的顺序），这样就可以避免在散列表中的项从表面上看是随机排列的。当条目插入到表中时，就会并入到双向链表中；
2.3.2）看个荔枝：

Map<String, Employee> staff = new HashMap<>();staff.put("14", new Employee("Amy"));staff.put("56", new Employee("Harry"));staff.put("15", new Employee("Gary"));staff.put("45", new Employee("Francesca"));

然后 staff.keySet().iterator() 以下面次序枚举键：
（https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter13/MapTestOne.java）
并且 staff.values().iterator() 以下列顺序枚举这些值；
2.3.3）链接散列映射表将用访问顺序，而不是插入顺序，对映射表条目进行迭代。每次调用 get 或 put，受到影响的条目将从当前位置删除，并放到条目链表的尾部；
2.3.4）访问顺序对于实现高速缓存的 “最近最少使用”原则十分重要。
2.3.5）可以构造一个 LinkedHashMap的子类，然后覆盖下面这个方法：

protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest)

2.3.6）看个荔枝：（每当方法返回true时，就添加一个新条目，从而导致删除 eldest 条目），下面的高速缓存可以存放100个元素：

Map<K, V> cache = new LinkedhashMap<>(128, 0.75F, true)
{protecte boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest){return size() > 100;}
}

2.4）枚举集与映射表

2.4.1） EnumSet 是一个枚举类型元素集的高效实现。如果对应的值在集合中，相应的位被置为1；
2.4.2） EnumSet 类没有公共的构造器。可以使用静态工厂方法构造这个集；

enum Weekday {MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, , SATURDAY, SUNDAY}
EnumSet<Weekday> always = EnumSet.allOf(Weekday.class);
EnumSet<Weekday> never = EnumSet.noneof(Weekday.class);
EnumSet<Weekday> workday= EnumSet.range(Weekday.MONDAY, Weekday.FRIDAY);
EnumSet<Weekday> mwf = EnumSet.of(Weekday.MONDAY, Weekday.WEDNESDAY, Weekday.FRIDAY);

这里写图片描述

2.4.3）可以修改 Set接口的常用方法来修改 EnumSet；
2.4.4）EnumMap 是一个键类型为枚举类型的映射表。 它可以直接且高效地用一个值数组实现，在使用时，需要再构造器中指定键类型：

EnumMap<Weekday, Employee> map = new EnumMap<>(Weekday.class);

Annotation） 在 EnumSet的 API文档中，将会看到 E extends Enum ，简单的说，它的意思是 E 是一个枚举类型。所有的枚举类型都扩展于泛型 Enum 类；如 Weekday 扩展于 Enum；
这里写图片描述

API java.util.EnumSet<E extends Enum<E>> 5.0static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> allOf(Class<E> enumType)
返回一个包含给定枚举类型的所有值的集合；static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> enumType)
返回一个空集， 并有足够的空间保存给定的枚举类型所有的值；static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> range(E from , E to)
返回一个包含 from~to 之间的所有值（包括边界from  和 to）的集；static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> of(E value)
static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> of(E value, E ...values)
返回包括给定值的集合；API java.util.EnumMap<K extends Enum<K, V>> 5.0
EnumMap<Class<K> keyType>
构造一个键为给定类型的 空映射集；java.util.IdentityHashMap<K, V> 1.4
IdentityHashMap()
IdentityHashMap(int expectedMaxSize)
构造一个空的标识散列映射集，其容量大于1.5 * expectedMaxSize的2 的最小次幂（ expectedMaxSize 的默认值为21）API java.lang.System 1.0static int idnetityHashCode(Object obj) 1.1
返回 Object.hashCode 计算出来的相同散列码， 即使 obj 所属的类已经重新定义了了 hashCode 方法也是如此；